1、智能天線校正技術(shù)1. 引言在實際陣列天線系統(tǒng)中，陣列各支路間存在有兩種誤差:非時變誤差和時變誤差。非時變誤差包括由陣列排布引起的如陣元幾何位置差異、陣元間的互耦效應、天線方向圖差異、各陣元間饋線差異等帶來的誤差。時變誤差是指陣列各射頻通道隨溫度而變化的放大器相位和增益差異、混頻器等器件的老化、濾波器時延、幅頻相頻特性失真、正交調(diào)制解調(diào)器哎不平衡等引起的頻率響應不一致所帶來的誤差.這樣，真實的陣列流型與理想的有較大差異，而許多波束形成算法的性能與陣列流型緊密相關(guān)，陣列流型的誤差將會影響零點的位置和陷零的深度。從而降低了算法的性能，將引起波束形狀和功率控制精度的變化而降低系統(tǒng)容量、影響系統(tǒng)性能。因

2、此陣列誤差的校正問題是智能天線實現(xiàn)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。實際陣列誤差一般都比較復雜，有的誤差可以用少量參數(shù)來進行描述，如各陣元射頻通道間幅相誤差，天線陣的陣元位置誤差等，而有些誤差則難以用幾個參數(shù)來進行描述，如方向圖誤差等。對于可以參數(shù)化描述的誤差，用誤差校正方法可以取得良好的效果，而難以用參數(shù)進行描述的誤差，一般需要從提高算法對誤差的穩(wěn)健性或通過測量各個方向的陣列流形來解決。通過檢測和校正射頻通道間的誤差可使智能天線有效地控制波束方向和形狀，實現(xiàn)智能發(fā)射和智能接收。智能天線兩種誤差可分兩步分別校正，非時變誤差采用離線校正方法，時變誤差采用在線校正方法。通道誤差校正的實質(zhì)是跟蹤和補償通道幅

3、相特性，減少通道間相對誤差，滿足上、下行波束形成算法控制精度要求。在線校正的基本思想是當校正信道性能滿足于3GPP對應協(xié)議要求前提下，通過跟蹤和補償使陣列通道的幅頻、相頻特性相對于校正信道的幅相特性而趨于一致。目前通道時變誤差的在線校正有三種方法:注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒āo線饋入校正方法和盲校正方法。前兩種方法都是把校正單元作為一個“UE”用戶，在基帶通過將接收和發(fā)射的已知標準信號和解調(diào)輸出的標準信號相比較得到誤差信號并進行補償，不同之處在于校正信號饋入的方法。注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ㄊ峭ㄟ^饋線將校正信號與陣列天線的射頻前端連接，無線饋入校正方法是通過校正單元的檢測天線(安置于陣列天線中央且與其不在

4、同一截面)從空間饋入到陣列天線，因此在線校正的范圍擴大到天饋。盲校正是把陣元天線在上行鏈路(或下行鏈路)接收到(或發(fā)射)的信號的合成作為參考信號通過校正信道解調(diào)后再與陣列上行通道解調(diào)輸出(或下行要發(fā)出)信號的合成比較得出合成誤差信號，并利用NLMS算法更新校正權(quán)值來跟蹤和補償誤差，不需要其他附加的參考信號。如前所述，通道時變誤差是智能天線系統(tǒng)校正的關(guān)鍵。陣元射頻通道的校正從技術(shù)概念上來講應做三個方面的工作:1）校正檢測信號的饋入設(shè)計;2）校正檢測電路模塊的設(shè)計;3）校正基帶板對通道誤差信號的分離、校正權(quán)值計算及輸出等的設(shè)計。不同的校正方法對應檢測電路模塊硬件的設(shè)計有所區(qū)別。智能天線基本的校正參

5、數(shù)檢測單元的組成及其在智能天線NodeB中所處位置如圖1所示。圖1 校正參數(shù)檢測單元在智能天線NODE-B中所處位置示意圖由于無線通信的特殊性，有效的校正算法應能跟蹤和補償通道時變誤差，這正是在線校正的優(yōu)點。智能天線校正參數(shù)檢測單元完成對各陣元射頻通道間幅相不平衡的檢測，并向智能天線基帶提供其誤差校正和補償信息。因此，在線校正系統(tǒng)工作要與智能天線系統(tǒng)并行工作，并且不影響系統(tǒng)性能、不降低系統(tǒng)容量，硬件復雜度較低且易于實現(xiàn);在系統(tǒng)初始使用以及以后的工作中，校正系統(tǒng)都能夠校正陣列誤差;在整個工作頻寬范圍內(nèi)都能夠達到所要求的校正精度;校正電路具有保護和告等裝置。下面分別描述注入?yún)⒖夹盘柕男Ｕ椒āo線

6、饋入信號的校正方法和盲校正方法。2 注入?yún)⒖夹盘柕男Ｕ椒?一)一種注入?yún)⒖夹盘柕南滦型ǖ勒`差校正原理方框如圖2 所示。這種方法實時校正過程占用一個用戶資源。下行通道由于將發(fā)射的己知信號作為參考基準信號，通過向通道分時發(fā)送、選擇接收后與參考基準信號比較，就可以得到下行通道幅相誤差信號并進行誤差校正。 其過程原理是下行信號通過定向耦合器引入到射頻切換組合電路經(jīng)下變頻、基帶處理和濾波后再與參考基準信號比較得到通道幅相誤差，并在基帶進行校正。該校正方法須事先測量耦合器、饋線的誤差并補償。圖2 注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ǖ南滦墟溌沸Ｕ砜驁D圖3 為一種注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ǖ纳闲墟溌沸Ｕ砜驁D，把一個RF

7、信號產(chǎn)生器與一個分路器相連，分路器的多個輸出分別送到陣元的射頻前端雙向耦合器的RTE端。理想情況，多個有相同幅度、初相的信號被輸入陣列的各條支路。這種方法是以信號產(chǎn)生器的輸出作為參考，用NLMS算法進行校正的。在實際應用中，分路器的多個輸出通道的相位響應有幾度的差異，所以要想準確估計陣列硬件所帶來的幅相響應，必須要先測出分路器各輸出口的相位差。校正過程分兩步，先校正分路器誤差，再校正陣元通道幅相誤差。圖3 注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ǖ纳闲墟溌沸Ｕ砜驁D3. 注入?yún)⒖夹盘柕男Ｕ椒?二)如圖4 所示，收、發(fā)通道的校正檢測信號由12根饋線分別聯(lián)接到各天線單元支路RFE中雙向耦合器的RTE端口。校正檢測

8、電路模塊分三部分，包括RF switch部分、TxRx switch收發(fā)轉(zhuǎn)換部分、Rx檢測TX檢測等，其中，RF switch用于切換12 路檢測信號;Tx Rx switch是收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)。圖4 第二種注入?yún)⒖夹盘柕男Ｕ椒ㄔ矸娇驁D在基帶控制下，校正電路模塊被視為虛擬的“UE”用戶與智能天線通信而實施在線檢測校正，其中收、發(fā)通道分時檢測。上行校正時其發(fā)信頻率為射頻通道接收頻率，檢測電路模塊在基帶控制下可實時動態(tài)地對收信機送出(通過耦合器)檢測信號，各通道摸擬I, Q解調(diào)信號經(jīng)轉(zhuǎn)換復用后進入基帶，基帶接收機分離出各支路測試信號的幅度和相位信息，比較其不平衡度，再得出模擬通道的誤差信息，在基帶

9、以此誤差信號進行校正。下行校正時系統(tǒng)控制部分通過智能天線發(fā)射通道產(chǎn)生一個對虛擬用戶的下行測試信號，經(jīng)禍合器RTE口取出送入校正檢測收信機，由檢測收信機和校正基帶板完成誤差的檢測并輸出給基帶進行校正。誤差檢測分兩部分，即各天線單元支路收信通道檢測和發(fā)信通道檢測，校正檢測電路模塊硬件設(shè)計依照3G TS25A04和30 TS25.141的有關(guān)規(guī)定。4無線饋入校正方法圖5 無線饋入校正參數(shù)檢測單元在智能天線NODE-B的位置如圖5所示，校正參數(shù)檢測單元是一個專用收發(fā)設(shè)備，作為近端移動用戶，采用全方向性天線，受基帶控制完成檢測信號的發(fā)射和接收。三扇區(qū)直線陣或園環(huán)陣的中央安置校正參數(shù)檢測單元的檢測天線。檢

10、測天線與陣列天線單元間因空間位置布局引起的初始相位是已知的。檢測天線到園環(huán)陣列各天線單元的距離相等，與三扇區(qū)直線陣列各天線的距離分為相等的幾組，根據(jù)相對位置可求得各天線的初始相位。上行通道的誤差檢測同時進行，下行則分時進行，校正及其過程控制原理與圖4中注入?yún)⒖夹盘柕男Ｕ椒?二)相同。這種方法校正電路與智能天線射頻通道完全實現(xiàn)硬件分離:校正誤差的空間延伸止天饋系統(tǒng)，但校正檢測信號收、發(fā)天線與陣列天線的信號禍合設(shè)計難度較大。5 盲校正方法盲校正方法把陣元天線在上行鏈路(或下行鏈路)接收到(或發(fā)射)的信號合成作為參考信號，不僅參考信號不會對用戶產(chǎn)生干擾，而且校正單元相對簡單。它利用NLMS算法的快

11、收斂性使該方法能夠跟蹤幅頻誤差的變化，而且適用于上行、下行鏈路。盲校正方法硬件電路由三個部分組成，即上下行信號饋入及合成、校正接收檢測、校正基帶處理(權(quán)值分離與控制)。圖5上半部為智能天線射頻通道及收發(fā)層接口和基帶部分，下半部為校正參數(shù)檢測單元部分，接口分為射頻和數(shù)字接口。其中，上行校正數(shù)字信號從收發(fā)層接口板上行輸出口引入，產(chǎn)生的權(quán)值輸出給基帶，下行校正處理串在下行與TRIF數(shù)字接口中間。圖6 盲校正方法硬件組成框圖6TD-SCDMA基站通道天線校正的設(shè)計TD-SCDMA智能基站的陣列結(jié)構(gòu)包括直線陣和園環(huán)陣。陣列通道誤差可分為非時變誤差(無源器件如天線，饋線、腔體濾波器、耦合網(wǎng)絡(luò)等引起的誤差)

12、和時變誤差(TPA和RFU中有源器件等引起的誤差)，通道校正包括對通道相對誤差的檢測和基帶數(shù)字補償，使通道特性達到相對一致而滿足波束形成要求。通道校正針對生產(chǎn)階段和系統(tǒng)運行階段分為離線校正和在線校正。校正時關(guān)于基站的收發(fā)通道、工作時隙、射頻工作頻率、邏輯信道的設(shè)置和校正參考信號的發(fā)送與接收信號的采集處理等的控制則需通過對控制寄存器的設(shè)置和訪問來啟動和執(zhí)行。校正功能包括:上、下行通道相對幅相誤差檢測；室內(nèi)外電纜正確連接檢測及收發(fā)通道失效檢測。6.1基站鏈路的結(jié)構(gòu)天線陣列的配置TD-SCDMA基站陣列基本配置為兩種，一種是8陣元等距園陣多波束全向覆蓋的智能天線配置，一種是3(多)扇區(qū)覆蓋的均勻線陣

13、(每扇區(qū)4/6/8陣元)智能天線配置。園環(huán)陣和線陣的通道之間要求滿足相干特性，對應收發(fā)信機的相干設(shè)計應滿足園環(huán)陣及線陣陣元數(shù)配置要求。以4單元線陣和8單元園環(huán)陣兩種基本陣列配置為例，基站至少滿足4和8陣元的相干。校正以最小相干通道(扇區(qū))分組進行。8陣元(園環(huán)陣或一個扇區(qū)線陣)的智能天線系統(tǒng)架構(gòu)如圖31所示，兩個收發(fā)信機通過本振信號的互聯(lián)構(gòu)成相干通道，每個收發(fā)信機為4收4發(fā)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)設(shè)置其1為主收發(fā)信機而另一為從收發(fā)信機，主收發(fā)信機連接到室外單元的偶數(shù)天線(0, 2, 4, 6)，從收發(fā)信機連接到室外單元的奇數(shù)天線(1, 3, 5, 7)。系統(tǒng)在其一個收發(fā)信機失效時仍能降額保持通訊。圖 相干陣

14、元基站架構(gòu)框圖根據(jù)TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)，通道在線校正可選擇在下行導頻時隙和上行導頻時隙之間的保護時間間隔期間進行，這種方法不占用信道資源;也可選擇在空閑的載波時隙或定時進行。因此，校正時通過開關(guān)矩陣的切換使每個收發(fā)信機第一收發(fā)通道同時工作來構(gòu)成校正上下行鏈路，而不需設(shè)計專用校正輔助通道。即下行校正時，收發(fā)信機的第一收通道作為校正鏈路的收輔助通道:而上行校正時，收發(fā)信機的第一發(fā)通道作為校正鏈路的發(fā)輔助通道。開關(guān)矩陣設(shè)置在收(發(fā))信機各通道的輸入(出)端，其原理參見圖。圖中左邊為室外單元，右邊為室內(nèi)單元，室內(nèi)外單元通過名個通道射頻信號電纜和1個校正射頻電纜連接。任一個收發(fā)信機都可作為校正輔助

15、通道。當圖3.1為園環(huán)陣結(jié)構(gòu)時，校正鏈路通過天線單元幾何結(jié)構(gòu)中間位置的信標天線空饋校正檢測信號，天線結(jié)構(gòu)參見圖3.2。當圖3.1為線陣結(jié)構(gòu)時，校正鏈路通過天線單元下端位置的耦合網(wǎng)絡(luò)來耦合饋入校正檢測信號，耦合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參見圖3.3。園環(huán)陣結(jié)構(gòu)天線單元也應有耦合網(wǎng)絡(luò)，主要用于電纜測試和通過工作狀態(tài)測試。如果園環(huán)陣中設(shè)置了耦合網(wǎng)絡(luò)，可將其校正信號接口和校正天線通過射頻轉(zhuǎn)換開關(guān)連接到校正射頻電纜。鏈路控制功能及信號功率分配校正鏈路簡化模型圖描述了校正鏈路的結(jié)構(gòu)，其簡化的鏈路模型如圖3.6,圖3.7所示。圖 下行校正鏈路簡化模型圖 為下行校正鏈路工作時，影響通道幅度、相位特性的各主要電路構(gòu)成的校正鏈路簡

16、化模型圖。A IQ_TX txcal為TX各通道校正參考信號，A-10 RX txcal為經(jīng)下行校正接收機輸出的各通道下行相應信號.右邊的校正網(wǎng)絡(luò)理解為園環(huán)陣的空饋和線陣時的藕合網(wǎng)絡(luò)。圖 上行校正鏈路簡化模型圖 為上行校正鏈路工作時，影響通道幅度、相位特性的各主要電路構(gòu)成的校正鏈路簡化模型圖.AJQ_TX rxcal為上行校正發(fā)射機的校正參考信號，A -IQ-RX rxcal為各通道接收機輸出上行信號響應。右邊的校正網(wǎng)絡(luò)理解為園環(huán)陣的空饋和線陣時的藕合網(wǎng)絡(luò)。校正鏈路控制關(guān)系主從收發(fā)信機的設(shè)置由系統(tǒng)定義信標天線接到主收發(fā)信機的W1中S4的RFC端，見圖 TD-SCDMA中的智能天線校正技術(shù)研究校

17、正控制模式8個通道同時校正，此時s個通道收/發(fā)同步控制，但第一個通道校正時作為參考信標，RFU中的收/發(fā)信機同時工作，而其它通道收發(fā)不同時工作。因此第一通道的收發(fā)控制應能單獨控制。下行校正單通道循環(huán)進行，此時8個發(fā)通道需分時異步(單步)控制。校正射頻信號功率指標分配上行校正:信標發(fā)信機輸出功率一30dBm ，經(jīng)開關(guān)矩陣、電纜到信標天線后為53dBm，經(jīng)空間-26dB衰減后到各接收通道天線處為一80dBm。經(jīng)電纜和開關(guān)矩陣后到接收機輸入端約為一62dBm。上行校正各接收通道是完整的。下行校正:各通道發(fā)信機輸出功率一5dBm，經(jīng)電纜、TPA到天線后為12dBm。經(jīng)空間一26dB衰減后到接收信標天線

18、處為一14dBm，經(jīng)電纜、開關(guān)矩陣后到參考接收機輸入端為一54dBm。下行校正各發(fā)射通道是完整的。發(fā)信功率調(diào)整:通過對基帶校正參考信號幅度加權(quán)來控制碉整發(fā)信輸出功率。影響通道特性變化的因素上行通道:室外單元中的天線濾波器插損、低噪放增益、電纜的損耗:RFU中接收機的固定放大器增益、射頻(壓控)及中頻(數(shù)控)收衰減器的調(diào)整、數(shù)字下變頻增益。這些數(shù)據(jù)在離線校正時測量并儲存在對應單元的EEPROM中。下行通道:RFU發(fā)信機數(shù)字上變頻增益、固定放大器增益、射頻(壓控)及中頻(數(shù)控)收衰減器的調(diào)整;室外單元中的天線濾波器插損、功放增益、電纜的損耗。這些數(shù)據(jù)在離線校正時測量并儲存在對應單元的EEPROM中

19、。通道工作狀態(tài)檢測通道連接電纜檢測:通過射頻單元室內(nèi)發(fā)信機和室外功放的一一對應使能和功率檢測來判斷室內(nèi)外對應單元連接電纜的狀態(tài)。發(fā)射通道欠功率檢測:通過在各發(fā)信機基帶輸入額定幅度的I, Q信號，測定8個通道的最大輸出功率，與每個通道的發(fā)射功率之比大于某一值時即可判定該通道欠功率輸出或出現(xiàn)故障。接收通道低靈敏度檢測:信標天線發(fā)一額定功率檢測信號，在各接收機I、 Q輸出端測量信號幅度，其中的最大值與各通道接收信號幅度的比值大于某一值時即可判定該通道靈敏度低或出現(xiàn)故障。6.2 校正方式及校正指標要求離線校正離線校正是指系統(tǒng)還沒有投入正式運營，為保證陣列通道的幅相一致性而采取的校正措施，這時由于不考慮

20、對通信的影響，使用的校正算法、參考信號的功率和形式可以根據(jù)需要選取，目的是盡最大努力使通道幅相特性一致。離線校正在系統(tǒng)調(diào)試階段或工程實施階段應該是必備的一種校正手段。如前所述，通道總體來講是時變系統(tǒng)，但是對于無源器件和有源模塊進行有條件的事先測試和記錄儲存將有助于在線校正。離線校正主要用于無源器件和有源模塊中的衰減器和放大器等的測試和補償。離線校正事先耦合出被測器件在一定環(huán)境溫度、工作頻率下的信號響應，并測試出隨溫度、頻率變化的信號響應補償曲線，以供系統(tǒng)實時補償和在線校正時參考使用。離線校正是驗證在線校正結(jié)果的一個必要過程，也是生產(chǎn)過程的一個檢測環(huán)節(jié)。各通道的射頻部分如TPA中的天線濾波器、L

21、PA和LNA的增益以及RFu中的收發(fā)信機內(nèi)放大器增益和數(shù)控衰減器的值的設(shè)置狀態(tài)都是要通過離線校正進行檢測的。離線校正的結(jié)果儲存在對應單元電路的EEPROM中。離線校正包括如下內(nèi)容:1.線陣和園環(huán)陣天線的校正;2 耦合網(wǎng)絡(luò)的校正(幅度和相位);3 室外單元內(nèi)天線濾波器的校正和補償計算，天線濾波器的參數(shù)預存測試;4. TPA中的LNA和PA的中的增益測試;5 室內(nèi)外單元連接電纜的生產(chǎn)離線校正:6. RFU單元的TX通道的增益和可變衰減器的調(diào)整:7. RFU中RX通道的增益和可變衰減器的調(diào)整.在線校正在線校正是指系統(tǒng)已經(jīng)正式投入運營，為保證陣列通道的幅相一致性而采取的校正措施，這時使用的校正算法、參

22、考信號的功率和形式，以及參考信號的獲得方式等，都應該控制在不影響正常通信的前提下進行的，因此進行在線校正是比較關(guān)鍵的，因為通道的幅相不一致誤差是時變的。在線校正的實時啟動以及校正過程中對鏈路的控制、校正工作時隙的選擇、校正參考信號(序列)的選擇、校正射頗信號的功率確定以及校正信號的檢測處理算法都對通道校正的穩(wěn)定性、準確性起決定作用。收發(fā)信機第一通道的隔離設(shè)計也對校正檢測的準確性有較大影響，如果接收的檢測信號包括了通過輻射和泄露而進入的中頻或射頻非正常路徑信號將影響校正的正確性。在線校正即實時實現(xiàn)對上下行通道的幅度和相位的校正。對于射頻通道的幅度特性可以通過室內(nèi)外各射頻通道模塊電路的工作溫度的檢

23、測并結(jié)合離線校正的結(jié)果和射頻通道溫度的測試和計算來進行補償。對于通道相位則必須通過校正鏈路的收發(fā)參考信號測試來完成。各收發(fā)通道，特別是各收發(fā)信機的第一收發(fā)通道的單獨收發(fā)時隙的協(xié)同控制是實現(xiàn)在線校正的前提。可根據(jù)上下行校正的控制要求結(jié)合開關(guān)矩陣設(shè)計出相應的校正通道控制圖案，配合校正基帶算法處理來完成在線校正。具體的校正控制圖案待定。一個校正過程的結(jié)果可通過連續(xù)10次校正的均值來確定。離線校正實際上是對在線校正的一種單步執(zhí)行驗證過程，因此配合校正過程控制所需的收發(fā)時隙控制信號、通道選擇、及信源調(diào)制解調(diào)應能按一定的控制圖案進行設(shè)置。設(shè)置包括對校正過程所使用的控制寄存器及射頻模塊內(nèi)EEPROM的地址單

24、元物理意義的具體定義。校正在多個頻率點進行，校正的結(jié)果寫入相應的寄存器，并由控制單元對應寫入EEPROM中。對于EEPROM的內(nèi)容一般不去更新，而基站實時校正的補償結(jié)果值可開辟一些專用的控制寄存器空間儲存。校正時隙在線校正鏈路的控制、校正時隙的選擇和校正參考信號(序列)的選擇與射頻電路的切換時延要求和校正處理算法等應同步考慮。校正檢測過程目前可選的工作時隙有三種方案:1)校正可選擇在空閑的載波上單用戶執(zhí)行(占用信道資源)。2)載波的空閑時隙進行(占用信道資源).3)在下行導頻時隙和上行導頻時隙之間的保護時間間隔期間進行。校正參考信號校正檢測信號實質(zhì)是一個已知序列:1)利用特殊時隙的導頻同步信號

25、.2)選用8個碼組相互正交的循環(huán)碼，上I下行通道校正分時進行。這種校正處理算法所有的資源比起采用標準用戶信號實現(xiàn)校正算法處理時要簡化許多。所有校正的啟動和過程控制以及結(jié)果輸出均通過與MCU通訊協(xié)調(diào)來完成。通道校正性能指標在各種環(huán)境下，校正后的上行通道或下行通道間的幅度、相位相對誤差(最低要求)為:相對幅度誤差小于士0.5dB;相對相位誤差小于土5度。6.3校正算法實現(xiàn)原理通道校正算法(一)通道校正算法(一)是一種相關(guān)算法.收發(fā)通道表示從天線到收發(fā)信機下端的通道所有電路，上行校正按1發(fā)8收同時進行，下行校正按1發(fā)1收分時進行或8發(fā)1收同時進行。為了簡化說明，認為園環(huán)陣時信標天線與陣列天線的傳遞函

26、數(shù)都為I，認為線陣時耦合網(wǎng)絡(luò)的特性(誤差己事先測試并記入)也是理想的，不一致性完全由通道內(nèi)部產(chǎn)生。設(shè)基站上行通道不一致性分別為Cmrl，Cmr2， Cmr3，。Cmr8;下行通道不一致性分別為Cmtl， Cmt2， Cmt。Cmt8;校正的目的是得到上下行通道的不一致特性Cmrl-8, Cmt1-8，計算出一組校正權(quán)值Wadj，以消除上下行通道的不一致性。下面以4個通道上行校正原理為例，校正算法可以描述如下:設(shè)信號源發(fā)送的經(jīng)加擴加擾的原始數(shù)據(jù)為TX(一個m位的已知系列)，則四個通道接收的數(shù)據(jù)分別為: (3-l) (3-2) (3-3) (3一4)用已知的TX數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)做相關(guān)運算: (3-5

27、) (3-6) (3-7) (3-8)我們再以通道1為基準，計算其它通道相對于通道1的幅相不一致性: (3-9) (3-10) (3-11) (3-12)由此我們可以獲得上行每個收信機中各個通道間不一致性系數(shù)，其倒數(shù)即為補償權(quán)值。通道校正算法(二)通道校正算法(二)是一種信道估計算法。天線校正選擇在下行導頻時隙和上行導頻時隙之間的保護時間間隔期間進行的。天線校正算法的基本原理等同于信道估計的處理過程，通過估計各個通道的沖激相應，得到相互之間的幅度差異和相位差異，其中上述訓練序列則與Midamble碼相似。K個工作天線通道沖激響應組合成一個矢量h (3-13)總長度為KW, W為窗長。K個工作天

28、線通道對應的訓練序列為: (3-14)其中P是基本訓練序列的長度，接收端利用訓練序列估計K個工作天線通道的沖激響應，可表示為: (3-15)其中為加性高斯白噪聲序列為PW矩陣，表示為: (3-16)式中根據(jù)矩陣G的表達式，得到h的最大似然估計h為 (3-17)窗長，通常取P=32。目前工作天線陣列為8天線的均勻圓陣，即K=8，因此W=4。如果各工作天線通道對應的訓練序列具有循環(huán)特性，則估計天線通道沖激響應可采用FFT的方法，即 (3-18)式中m表示基本訓練序列，m (R)取決于接收的訓練序列。發(fā)射通道的天線校正算法發(fā)射通道的天線校正補償各工作天線發(fā)射通道的不一致性。工作天線同時發(fā)射各自對應的

29、訓練序列，校正天線接收到訓練序列后，就可計算各工作天線TX通道之間的幅度差異和相位差異。發(fā)射校正的訓練序列長度為35chips，其中基本訓練序列為32chips，所有工作天線對應的訓練序列由32chips基本序列循環(huán)移位而得到。設(shè)實基本訓練序列為m =(mi,m2,A ,m32)，對應的復基本訓練序列為接收通道的天線校正算法接收通道的天線校正補償各工作天線接收通道的不一致性。校正天線發(fā)射訓練序列，工作天線同時接收到訓練序列后，就可計算各工作天線接收通道之間的幅度差異和相位差異。接收校正的訓練序列長度為35chips，其中基本訓練序列為32chips 。64 校正流程圖 所示為基站在線校正流程，

30、主要描述在線校正時各模塊間的控制流程。校正是由系統(tǒng)控制、基帶處理、射頻單元這三部分協(xié)調(diào)工作。校正的過程管理及校正權(quán)值計算在基帶DSP中進行。校正的啟動在測試階段由LMT控制，在系統(tǒng)正常運行時由系統(tǒng)控制單元按照一定的時間間隔或某種約定啟動。校正權(quán)值在在基帶DSP中應用。校正在保護時隙每載扇單獨進行。校正參考信號類似于訓練序列，校正算法原理類似于信道估計。校正基帶信每次校正按10次有效數(shù)據(jù)(連續(xù)10次的過程權(quán)值波動，幅度小于0.5dB ,相位小于5度)的均值輸出。驗證是指在該載波下利用產(chǎn)生的權(quán)值進行加權(quán)后重新進行校正，檢驗通道的一致性是否滿足要求，以提高校正的準確度和成功率。圖 基站在線校正流程圖

31、7TD-SCDMA基站在線校正 實現(xiàn)7.1基站在線校正概述在線校正實現(xiàn)動態(tài)補償基站通道的幅相差異，流程由系統(tǒng)控制板發(fā)起，需要基帶處理板、收發(fā)信機和塔頂雙向放大器的配合，軟件模塊天線校正模塊運行在基帶處理板的DSP上。硬件結(jié)構(gòu)見圖7.1。圖7.1在線校正流程相關(guān)硬件結(jié)構(gòu)與天線校正模塊相關(guān)的各硬件接口的說明見表7.1.表7.1 校正相關(guān)硬件接口說明DSP基帶處理子系統(tǒng)軟件模塊結(jié)構(gòu)見圖7.2.圖7.2 基帶軟件模塊結(jié)構(gòu)與天線校正模塊相關(guān)的各軟件接口的說明見表7.2.表7.2校正相關(guān)模塊接口說明 天線校正模塊通過發(fā)射/收訓練序列，估計各陣元通道的幅相不一致性，計算出一組補償權(quán)值，實現(xiàn)基站通道的在線校正

32、。整個校正過程在保護時隙內(nèi)完成圖4.3)，不占用額外的信道資源。但為了實現(xiàn)高精度校準，發(fā)射長序列的需要，控制流程應該考慮可以通過業(yè)務(wù)時隙發(fā)送訓練序列。圖4.3 TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)7.2在線校正設(shè)計原理在線校正運行子基站的正常工作狀態(tài)，無需中斷業(yè)務(wù)，通過收發(fā)序列的幅相差異估計通道幅相特性，補償效果受到瞬時硬件環(huán)境的影響。根據(jù)以往經(jīng)驗，校正模塊的調(diào)試工作極為繁瑣，而且在實際運轉(zhuǎn)中容易出現(xiàn)校正失敗(如連續(xù)10次的補償權(quán)值計算結(jié)果偏差超過閥值)。針對這一特點天線校正模塊的設(shè)計應該著重考慮以下幾點:. 配置性。系統(tǒng)控制板可以通過命令字選擇校正通道、校正內(nèi)容、下行發(fā)射模式、連續(xù)通道估計次數(shù)等。. 獨立

33、性。天線校正相對其它基帶模塊獨立性更強，再調(diào)試過程中，模塊內(nèi)部的算法修改不應牽連到其它模塊或流程的任何變動，實現(xiàn)統(tǒng)一外部接口，統(tǒng)一校正流程，減少模塊的調(diào)試工作量。. 監(jiān)控性。天線校正應提供反映模塊狀態(tài)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)供系統(tǒng)控制板查詢之用，在校正失敗時應提供反映失敗原因的錯誤碼。這些措施有利于調(diào)試過程中監(jiān)視校正異常狀況，也便于系統(tǒng)控制板在校正失敗時參考。由于天線校正功能的特殊性，不同于其它基帶模塊的單一數(shù)據(jù)處理，與各個軟件、硬件單元接口較多，而且自身需要調(diào)用多次才能完成一次校正權(quán)值更新，相對校正算法而言，流程與接口設(shè)計需要更多的考慮。對于兩種仿真算法，考慮到仿真性能相當，前者計算量更小，在編碼中選擇前者。下行校正發(fā)送模式分為輪發(fā)和齊發(fā)，輪發(fā)模式各通道序列之間無影響，上下行楷度相當，但需要更長的時間，齊發(fā)模式與之相反。訓練序列由Matlab生成固化在程序中，上行模式和下行輪發(fā)